Спосіб термообробки низьковуглецевих низьколегованих сталей

Реферат: Спосіб термообробки низьковуглецевих низьколегованих сталей включає нагрів в міжкритичному між Ас1 і Ас3 інтервалі температур (МКІТ), подальше охолодження у воді. Сталь попередньо нагрівають до температури Ас3 + (30-50 °С), витримують 1-2 хв./мм і охолоджують у воді. UA 87468 U (54) СПОСІБ ТЕРМООБРОБКИ НИЗЬКОВУГЛЕЦЕВИХ НИЗЬКОЛЕГОВАНИХ СТАЛЕЙ UA 87468 U UA 87468 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до металургійного виробництва чорних металів, а саме до способів термообробки низьковуглецевих низьколегованих сталей. Відомий спосіб термообробки доевтектоїдних сталей, що включає нагрів до температури Ас3 + (30-50 °C), витримку 1-2 хв./мм і охолодження у воді (А.П. Гуляев. – М.: Металургія, 1986. - 544 с.) Цей спосіб термообробки дозволяє отримати високу твердість і міцність, але при цьому низькі значення пластичності і ударної в'язкості. Відомий спосіб термообробки низьковуглецевих низьколегованих сталей (прийнятий за прототип), що включає нагрів в міжкритичний між Ас1 і Ас3 інтервал температур (МКІТ), витримку і подальше охолодження у воді. Цей спосіб дозволяє отримати підвищену пластичність, але порівняно невисокі міцнісні властивості (Голованенко С.А. Двофазні низьколеговані сталі / С.А. Голованенко, Н.М. Фонштейн. - М.: Металургія, 1986. - 207 с.). В основу корисної моделі поставлена задача розробки способу термообробки низьковуглецевих низьколегованих сталей, в якому нові умови виконання термообробки дозволяють отримати комплекс підвищених властивостей міцності в порівнянні з відомим способом. Для вирішення поставленої задачі в способі термообробки низьковуглецевих низьколегованих сталей, що включає нагрів в (МКІТ), витримку і наступне охолодження у воді, відповідно до корисної моделі, сталь попередньо нагрівають до температури Ас 3 + (30-50 °C), витримують 1-2 хв./мм і охолоджують у воді. Крім того, охолодження у воді після нагріву і витримки в МКІТ проводять до температури бейнітного інтервалу 480-500 °C і витримують в ньому 30-60 хв., після чого охолоджують на повітрі. Це дозволяє отримати поєднання підвищеного рівня міцнісних властивостей при достатній пластичності і ударній в'язкості. Послідовність операцій термічної обробки в запропонованому способі обумовлена наступним. Нагрівання на температуру Ас3 + (30-50 °C) з витримкою 1-2 хв./мм при попередньому гартуванні забезпечує отримання дрібного зерна і, відповідно, дисперсного мартенситу. Після нагрівання і витримки в МКІТ відбувається додаткове подрібнення зерна і виникає субструктура. Це дозволяє отримати найбільш високий рівень механічних властивостей після кінцевої термообробки. Більш висока температура нагрівання під гартування, ніж вказана в запропонованому способі термообробки, викликає зростання зерна і збільшення розмірів кристалів мартенситу, що знижує механічні властивості після кінцевої термообробки. Аналогічний результат може бути отриманий при більш низькій температурі нагріву під гартування, ніж вказано у запропонованому способі. Це обумовлено можливістю неповної перекристалізації структури і збереженням в ній поряд з мартенситом фериту після гарту. Подальший нагрів в МКІТ призводить до перерозподілу вуглецю - так і легуючих елементів між α - і γ - фазами, збагаченню останньої аустенітоутворючими елементами в тому числі вуглецем. Відповідно, після гарту збільшується міцність мартенситу і сталі. Присутність невеликих за розміром ділянок фериту, рівномірно розподіленого в структурі, очищеного від вуглецю, сприяє підвищенню пластичності. Охолодження сталі після витримки в МКІТ у воді до бейнітного інтервалу температур 480500 °C дозволяє отримати найбільш високий рівень пластичності і ударної в'язкості при підвищених значеннях міцнісних властивостей. Підвищення температури витримки понад 500 °C або її більш низький рівень, ніж 480 °C, знижує механічні властивості. У першому випадку це обумовлено появою ферито-карбідної суміші в структурі, а по-друге - пересиченням α-твердого розчину бейніту вуглецем. В результаті термообробки за запропонованим способом отримують структуру, що поєднує міцнісні і пластичні складові. Вона і забезпечує підвищений рівень міцнісних, пластичних властивостей і ударної в'язкості. Дослідження проведені на кафедрі "Матеріалознавство" ПДТУ. Приклад 1. Сталь ЕН 36, у якої Ас1=740 °C, а Ас3=860 °C була термооброблена за запропонованим способом: для отримання дисперсної мартенситно-феритної структури: нагрівання на температуру 920 °C, витримка 20 хв., охолодження у воді, нагрів в МКІТ на 780 °C, витримка 30 хв., охолодження у воді. В результаті отримані наступні механічні властивості: σ 0,2=683 МПа, σв 2 = 824 МПа, δ = 17 %, ψ = 60 %, KCU=1,5 МДж/м . Після термообробки за відомим способом: нагрів в МКІТ на 780 °C, витримка 30 хв., охолодження у воді отримані більш низькі механічні властивості: σ0,2=618 МПа, σв = 805 МПа, δ 2 = 15 %, ψ = 59 %, KCU=1,4 МДж/м . Приклад 2. 1 UA 87468 U 5 10 15 20 25 Сталь ЕН 36 була термооброблена за запропонованим способом для отримання дисперсної бейнітно-феритної структури: нагрівання на 920 °C, витримка 20 хв., охолодження у воді до кімнатної температури, нагрівання на 780 °C, витримка 30 хв., охолодження у воді до 500 °C, витримка 60 хв., охолодження на повітрі. В результаті отримані наступні механічні властивості: 2 σ0,2=593 МПа, σв = 705 МПа, δ =2 %, ψ = 77 %, KCU=1,85 МДж/м . Після аналогічного гартування з МКІТ, але без попереднього гартування отримані більш 2 низькі механічні властивості: σ0,2=503 МПа, σв = 615 МПа, δ = 21 %, ψ = 76 %, KCU=1,65 МДж/м . Приклад 3. Сталь, у якої Ас1=725 °C, Ас3=860 °C 09Г2С була термооброблена за запропонованим способом для отримання дисперсної мартенситно-феритної структури: нагрівання на 920 °C, витримка 20 хв., охолодження у воді, нагрів на 780 °C, витримка 30 хв., охолодження у воді. В результаті отримані наступні механічні властивості: σ0,2=758 МПа, σв = 898 МПа, δ = 15 %, ψ = 2 58 %, KCU=1,5 МДж/м . Після термообробки з нагріванням в МКІТ на цю ж температуру при тій же витримці і охолодженні у воді, але без попереднього гартування з 920 °C, механічні властивості нижче, ніж 2 у попередньому випадку: σ0,2=713 МПа, σв = 850 МПа, δ = 14 %, ψ = 53 %, KCU=1,3 МДж/м . Приклад 4. Сталь 09Г2С була термооброблена за запропонованим способом для отримання дисперсної бейнітно-феритної структури: нагрівання на 920 °C, витримка 20 хв., охолодження у воді, нагрів на 780 °C, витримка 30 хв., охолодження у воді до 500 °C, витримка при цій температурі 60 хв., охолодження на повітрі. В результаті отримані наступні характеристики: 2 σ0,2=630 МПа, σв = 740 МПа, δ = 18 %, ψ = 62 %, KCU=1,6 МДж/м . Без попереднього гартування у воді з нагріванням на 920 °C, витримкою 20 хв., аналогічний режим термообробки з нагріванням в МКІТ на 780 °C, витримкою 30 хв., переохолодженням до 500 °C і витримкою при цій температурі 60 хв., охолодженням на повітрі до кімнатної температури, забезпечує більш низький рівень міцнісних властивостей при дещо більш високих значеннях пластичності і ударної в'язкості: σ0,2=503 МПа, σв = 615 МПа, δ = 21 %, ψ = 76 %, 2 KCU=1,7 МДж / м . Наведені приклади показують ефективність запропонованого способу. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 1. Спосіб термообробки низьковуглецевих низьколегованих сталей, що включає нагрів в міжкритичному між Ас1 і Ас3 інтервалі температур (МКІТ), подальше охолодження у воді, який відрізняється тим, що сталь попередньо нагрівають до температури Ас3+(30-50 °С), витримують 1-2 хв./мм і охолоджують у воді. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що охолодження у воді після нагрівання і витримки в МКІТ проводять до температури бейнітного інтервалу (480-500 °С) і витримують у ньому 30-60 хв., після чого охолоджують на повітрі. 40 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2